氧化锆的工作原理(氧化锆工作原理及故障检测)

氧化锆是一种陶瓷材料,具有优异的化学稳定性和高温稳定性,被广泛应用于化工、电子、航空航天等领域。在传感器领域,氧化锆主要应用于气体传感器和湿度传感器中。

氧化锆的主要工作原理是基于其对氧分子的吸附和解离能力。当氧化锆表面暴露在空气中时,它会吸收周围的氧气,并将其固定在表面。这些氧分子会发生化学反应,与氧化锆表面上的非晶态层相互作用,形成氧离子(O2-)和自由电子。随着氧分子进一步吸附,氧化锆表面的氧离子浓度会增加,产生一些空穴缺陷,表明它的电导率发生了变化。这种变化可以通过在氧化锆表面施加电压来检测到,而且这种变化的程度与氧气浓度成正比。

在气体传感器中,氧化锆被用作电化学氧气浓度传感器的敏感元件。当氧气浓度较低时,它会与红外激光器结合,产生电学信号,测量氧气浓度;当氧气浓度高时,激光不会产生信号。在湿度传感器中,氧化锆用作传感器的半导体感应元件,具有极高的敏感度和响应速度。它可以快速响应环境中的湿度变化,并将这些变化转化为电信号输出。

总的来说,氧化锆传感器具有高精度、高灵敏度、高响应速度和长期稳定性等优点。在航空航天、化工等各个领域,氧化锆传感器都有着广泛的应用前景。

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